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真空回流焊爐工藝大(dà)幅提升UVLED可(kě)靠性
時(shí)間:2020-05-26 13:13 來(lái)源:未知 作者:admin
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近幾年來(lái),作爲LED行業的(de)細分(fēn)領域,UVLED行業發展得(de)如火如荼。UV LED(Ultra-Violet Light Emitting Diode)是一種能發出200nm-400nm不同波長(cháng)的(de)紫外線光(guāng)源,相比傳統光(guāng)源,有壽命長(cháng)、環保、能耗低、無熱(rè)輻射、體積小、固化(huà)時(shí)間快(kuài)等優點。目前UV-A LED(波長(cháng)320-400nm)主要用(yòng)于固化(huà)和(hé)幹燥等應用(yòng),占據整個(gè)UV LED應用(yòng)産業至少半壁江山;而UV-C LED(波長(cháng)200-280nm)主要用(yòng)于殺菌消毒和(hé)淨化(huà)等應用(yòng),預計未來(lái)将成爲UV LED市場(chǎng)的(de)新動能 。
不同于傳統LED,UV LED需要專門的(de)電學、光(guāng)學和(hé)熱(rè)學設計,并需要專門的(de)特殊方案驗證。目前行業發展還(hái)存在很大(dà)的(de)技術瓶頸,産品存在良率不高(gāo)、可(kě)靠性不佳等問題。爲了(le)提升UV LED的(de)可(kě)靠性,封裝企業需要升級使用(yòng)真空焊接工藝,同時(shí)要保證原料的(de)高(gāo)質量,以及做(zuò)好二次散熱(rè)設計。
真空回流焊:減少空洞率,提升可(kě)靠性
按照(zhào)封裝方式與集成度的(de)不同,UV LED分(fēn)爲分(fēn)立式器件與集成模組。其中,集成模組又分(fēn)爲COB(Chip On Board)和(hé)DOB(Device On Board)。COB是将多(duō)顆LED芯片直接焊接在一塊基闆上,而DOB是先将LED芯片封裝在器件内,再将多(duō)個(gè)器件焊接在一塊基闆上。相較于COB,DOB更利于實現标準化(huà)大(dà)規模生産。一旦出現制造不良,DOB隻損失某個(gè)器件。而使用(yòng)過程中一旦發生光(guāng)源失效,DOB隻需要更換失效的(de)器件。
研究表明(míng),DOB的(de)互聯層(包括固晶層和(hé)錫膏層)的(de)焊接質量對(duì)UV LED的(de)出光(guāng)率、總熱(rè)阻和(hé)可(kě)靠性有很大(dà)影(yǐng)響。目前固晶層的(de)焊接技術已經比較成熟,但器件與基闆間的(de)焊接層,由于工藝問題,不可(kě)避免地會産生氣泡而形成空洞。
據研究,空洞對(duì)熱(rè)阻的(de)影(yǐng)響關系爲:多(duō)個(gè)随機分(fēn)布的(de)小的(de)空洞(總百分(fēn)比V%),對(duì)器件總熱(rè)阻(Rjc)的(de)影(yǐng)響關系爲Rjc=0.007V%+1.4987,而多(duō)個(gè)比較大(dà)的(de)空洞對(duì)器件總熱(rè)阻的(de)影(yǐng)響關系爲Rjc=1.427e0.015V% 。
空洞率越小,散熱(rè)越好,空洞率越大(dà),則散熱(rè)越差。空洞率大(dà),散熱(rè)能力差,導緻UV LED産品良率低,可(kě)靠性不佳,也(yě)減少UV LED芯片的(de)使用(yòng)壽命。一些UV LED封裝和(hé)應用(yòng)企業因而蒙受了(le)很大(dà)損失。目前行業大(dà)多(duō)采用(yòng)傳統的(de)回流焊工藝,焊接空洞率普遍高(gāo)達30%以上
針對(duì)以上問題,UV LED行業的(de)一些頭部企業已改用(yòng)真空焊接工藝,大(dà)幅降低了(le)UV LED芯片焊接的(de)空洞率,有效提升了(le)可(kě)靠性。據了(le)解,北(běi)京中科同志科技已研發出UVLED專用(yòng)真空焊接爐,即專門應用(yòng)于UV LED芯片和(hé)模組焊接的(de)真空回流焊爐,可(kě)以無縫替代進口真空焊接爐。使用(yòng)中科同志科技的(de)UVLED真空焊接爐,UV LED芯片焊接的(de)空洞率可(kě)以控制在3%以下(xià)。
另外,值得(de)一提的(de)是,中科同志科技的(de)UV LED專用(yòng)真空回流爐,專門針對(duì)UV LED産品做(zuò)了(le)特殊優化(huà)。UV LED芯片在使用(yòng)過程中,其能量全部是通(tōng)過亮度發射出去的(de)。其他(tā)焊接工藝會損傷表面,影(yǐng)響發光(guāng)。而中科同志科技真空回流爐,不會損傷UV LED照(zhào)明(míng)亮度,保證了(le)能量的(de)完整釋放。
保證原料高(gāo)質量和(hé)二次散熱(rè)設計的(de)合理(lǐ)性
爲了(le)提升可(kě)靠性,除了(le)改用(yòng)真空焊接爐進行封裝焊接,降低UV LED的(de)空洞率,還(hái)應重點關注以下(xià)兩點:
1、選擇質量高(gāo)的(de)基闆、芯片和(hé)錫膏。尤其是在UV LED産品批量生産過程中,一定要确保基闆的(de)質量。ont FACE='宋體'>用(yòng)于UV LED集成模組的(de)基闆主要有兩種,即銅基闆和(hé)氮化(huà)鋁(AlN)陶瓷基闆。相比氮化(huà)鋁陶瓷基闆,銅基闆有以下(xià)優點:價格更低;質地結實,不易出現裂紋甚至破裂的(de)情況;更容易實現形狀尺寸上的(de)變化(huà)。封裝物(wù)料的(de)選擇不同,器件的(de)性能和(hé)可(kě)靠性等都會有一定的(de)差異。
2、保證UV LED模組使用(yòng)過程中二次散熱(rè)設計的(de)合理(lǐ)性。可(kě)以參考如下(xià)規律:
a. 以 'UV LED模組總電功率×50%÷1.3小于等于散熱(rè)功率”作爲散熱(rè)充分(fēn)的(de)理(lǐ)論判斷依據。如果是水(shuǐ)冷(lěng)冷(lěng)卻,散熱(rè)功率以(出水(shuǐ)口溫度-進水(shuǐ)口溫度)x流速×水(shuǐ)或者其他(tā)散熱(rè)介質的(de)比熱(rè)容的(de)公式來(lái)計算(suàn)。如果是風冷(lěng)冷(lěng)卻,也(yě)按照(zhào)同樣的(de)方式來(lái)計算(suàn)。
b. 實驗樣品完成後,以靠近UV LED的(de)散熱(rè)基闆的(de)溫度不高(gāo)于55攝氏度爲實驗成功判斷依據。(能測試中間焊盤上的(de)溫度,同時(shí)要将進入實際設備上或實際工作環境中的(de)情況都考慮到,還(hái)要考慮周邊溫度和(hé)極端條件)。
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本頁關鍵詞:真空共晶爐,真空回流焊機,真空回流焊